毕业设计（论文） 变速叉——第一速及倒车

1、 引言 毕业设计是每个大学生在毕业前必须完成的一个教学环节，是对我们所学专业的一个综合测试，也是对我们毕业生做的一次具体的、重要的考验。此设计密切结合高等学校的办学宗旨。已检测我们在学习和实习过程中对所学知识的掌握程度和运用水平。同时在毕业设计中与同学互相帮助,一起去图书馆查阅毕业设计中需要得一些相关资料,共同探讨课程设计中出现的问题,体现了同学之间的凝聚力,增进了同学之间的友谊,加强了与老师的知识探讨. 加工工件时，为了保证工件在该工序所加工的表面能达到图纸上规定的尺寸及位置精度等技术要求，必须使得工件相对于刀具和机床占有正确的加工位置（即工件的定位），并把工件压紧夹牢，以便在加工过程中，工

2、件受到切削力、离心力的作用及冲击、振动等影响时，能保持这个确定了的位置稳定不变（即工件的夹紧）。在机床上对工件进行定位和夹紧，称做装夹。一切能使工件在机床上实现定位和夹紧的工艺装置，一般称为机床夹具，简称夹具。机床夹具按专门化程度分通用夹具、专用夹具、可调整夹具、专门化拼装夹具和自用化生产用夹具。通用夹具是指已经标准化，且具有较大适用范围的夹具。它由专业厂生产供应，有的已作为机床附件与通用机床配套，这类夹具主要用于单件小批生产。专用夹具是根据零件工艺机械加工过程中的某一道工序而专门设计的夹具。由于不考虑通用性，故结构紧凑、操作方便。这类夹具可保证高的加工精度和生产率。但这类夹具的针对性很强，当

3、交换产品或工艺时，一般都因无法使用而“报废”。可调整夹具，在当前多种小批量生产条件下，设计制造专用夹具的准备周期太长，且很不经济，但是，采用通用夹具又不能满足使用要求。采用可调整夹具则是改进工艺装备设计的一个发展方向。可调整夹具的特点是：加工完一种工件后，可调整或者更换个别零件，即可加工形状相似、尺寸和加工工艺相近的多种工件。这类夹具又可分为通用可调和专用可调甲具两类。通用可调夹具加工对象不是很确定，适用范围较大；专用夹具常称成组夹具，一般配合成组技术，专门为成组加工某组零件而设计的，它是在专用夹具的基础上，通过更换和调整个别元件，来适应组内不同零件加工要求。加工对象明确，结构紧凑。专门化拼装

4、夹具，这类夹具是针对某工件某工序加工要求，由事先制造好的通用性较强的标准元件和部件拼装而成，只要有足够种类和数量的标准元件和部件，就可拼装成各式各样的夹具。自动化生产用夹具，主要有自动线夹具和数控机床夹具，前者和一般专用夹具相似，后者除担负工件的安装任务外，还随工件一起从一个工位输送到下一个工位。一个多工位自动线上有许多相同的随行的夹具。作为机械类专业的学生不能仅以学好课本上的理论知识而满足,如果不懂的运用他们,学再多的理论知识也毫无用处。因此我们非常重视本次毕业设计的实践,通过本次毕业设计是我们各方面的能力都有所加强,对于今后的生产实习以及走上工作岗位有很大帮助,是我们受益匪浅。本设计不足之

5、处，恳请老师点评、指正。 第一章 机床夹具概述1.1 机床夹具的作用及其分类1 机床夹具的作用夹具是机械加工中的一种工艺设备，它在机械加工中起着十分重要的作用，主要有以下的几个方面。1）便于工件的正确定位，以保证加工精度 工件装夹在夹具上后，工件上各有关的几何元素（点、线、面）之间的相互位置精度在一定程度上就由夹具保证。当夹具在机床上正确定位及固定以后，工件在夹具中又得到正确定位并被夹紧，这样就保证了再加工过程中“同批”工件对刀具和机床保持确定的相对位置，使加工得以顺利进行。2）提高劳动生产效率和降低加工成本 采用夹具以后，可以省去即十分费时又不很紧缺的划线、找正工序，减少了辅助时间。若采用联

6、动夹具装置、快速夹紧装置，既能降低劳动强度，又能提高生产效率。例如采用气压、液压等传动装置，只需要几秒钟旧可以完成夹紧动作。3）改善工人的劳动条件 采用夹具后，工件的装卸比不用夹具要方便、省力、安全。如果生产规模较大，还可以采用机械化传动装置和自动装卸工件的自动化夹具，以实现生产过程中的自动化，进一步提高劳动生产效率和改善工人的劳动条件。4）扩大机床工艺范围在单件小批量生产的条件下，工件的种类、规格多，而机床的数量、品种却有限。为了解决这种矛盾，可以设计制造专用的夹具，使机床“一机多用”。例如，可以采用专用的夹具，在车床上实现拉削。夹具在机械加工中的作用是重要的，但是在不同的生产规模和不同的生

7、产条件下，夹具的功用也有所侧重，其结构的复杂程度也有很大的不同。例如，在单件小批生产条件下，宜于使用通用的可调夹具，若采用专用的夹具，其结构也应求简单。在大批量生产的条件下，夹具的作用则主要是在保证加工精度的前提下提高生产效率，因此夹具的结构更完善些是必要的。虽然此时夹具的制造费用大一些，但由于生产效率的提高，产品质量的稳定，技术经济效果还是好的。用可调夹具的加工对象并不是很明确，其通用范围较大，如滑柱钻模、带各种钳口的机器虎钳等即是这类夹具。而成组夹具则是专门为成组加工工艺中某一组零件而设计的，针对性强，加工对象和适应，机床夹具的分类。夹具的分类方法比较多，一般可分为通用夹具和专用夹具。近年

8、来为适应现代机械制造业的发展，还发展了通用可调夹具、成组夹具和组合夹具等类型。1） 通用夹具 通用夹具是指已经标准化的、在一定范围内可以用于加工不同工件的夹具。如三爪或四爪卡盘、机器虎钳、回转工作台、磁力工作台等。这些夹具已经作为机床的附件，由专门的工厂制造供应。2） 专用夹具 专用夹具是指专为某一工件的某道工序的加工而设计制造夹具。3）通用可调夹具和成组夹具 着两种夹具的结构很相似，它们的共同点是：在加工完多种工件。但通用范围明确，结构更为紧凑。4）组合夹具 组合夹具是指按照某一工件的某道工序的加工要求，由一套事先准备好的通用的标准元件和部件组合而成的夹具。这种夹具用完之后可以拆卸存放，或重

9、新组装成新的夹具。由于组合夹具是由各种标准元件、部件组装而成，故具有组装迅速、周期短、能反复使用等特点，所以在多品种、小批量生产或新产品试制中尤为适用。若按夹具所适用的机床来分类，可分为车床夹具，铣床夹具，钻床夹具，镗床夹具和其他机床夹具等类型。若按驱动夹具工作的力源来分类，还可以分为手动夹具，气动夹具，液压夹具，电磁和电动夹具等等。不顾一般多按夹具的使用特点和使用机床进行分类。1.2 机床夹具的组成 夹具的种类虽然很多，但是他们的工作原理基本上相同，一般有如下几个组成部分。（1） 定位元件是用来确定工件再夹具中的位置的元件，它包括元件或元件的组合。（2） 夹紧装置 这种装置包括夹紧元件或其组

10、合及动力源。其作用是将工件压紧夹牢，保证工件在定位时所占据的位置在加工过程中不因外力而破坏。（3） 确定夹具对机床相互位置的元件 此类的元件是为了用来确定夹具对机床工作台、导轨或主轴的相互位置。（4） 对刀导引元件 这类元件的共同作用是保证工件和刀具之间的正确加工位置。（5） 其他装置或元件 这类装置或元件主要有：为使工件在依次装夹中多次转位而加工不同位置上的表面所设置的分度装置，为了便于卸下工件而设置的顶出器；以及标准话了的连件元件等。（6）夹具体夹具体是夹具的基座和骨架。其他装置都安在夹具体上使之成为一个夹具的整体。当然上述的各组成部分，不是每个夹具都必须完全具备的。但一般来说，定位元件、

11、夹紧装置、夹具体则是夹具的基本组成部分。1.3机床夹具的多工位加工对于一般的机床而言，一个夹具只能夹持一个工件加工一道工序，然而对与本设计而言，一个夹具在夹持了一个工件之后被安装在数控加工中心上，数控加工中心帮助完成了多个工位的零件加工，那么对于设计出的夹具而言，使得夹具能夹持零件并能保证该零件的加工精度就显的尤为重要，本次的毕业设计中，由于变速叉零件的外形比较的不规则，不同面上要加工的孔系又比较的多，那么设计出来的夹具的关键就在于能否集中能加工的表面于一个夹具上的问题，使得数控加工中心在一次加工中能获得最多的工位的加工次数。因此多工位的保证也来源于夹具的设计。 第二章 变速叉零件结构分析和工

12、艺规程制定 在本设本设计中，除了对工件的定位和夹紧外，还有一些问题需要解决，如专用夹具的设计步骤、夹具体的设计、夹具总图上尺寸公差及技术要求的标注、工件在夹具中加工的精度分析、夹具的经济分析及机床夹具的计算机辅助设计等。这些问题将在下面做论述。2.1 变速叉零件给构分析过程 在本次毕业设计中满足“优质、高产、低成本”的要求，首先必须制订零件的机械加工工艺规程的装配工艺规程，然后按照所制定出的装配工艺规程来进行机械加工和装配。制定机械加工工艺规程应分析研究零件图样，了解该零件在产品或部件中的作用，找出其要求较高的主要表面及主要技术要求，并了解各项技术要求制定的依据，审查其结构工艺性，选择和确定毛

13、坯，拟定工艺路线；详细拟定工序具体内容，对工艺方案进行技术经济分析，最后填写工艺文件。图1-1零件图 2.1.1 零件的功用、结构和特点功用：该零件是一变速叉零件，在其的表面上钻有孔系。该零件主要是起支撑作用。由于该工件工作时要承受一定的力，因此要求有一定的强度、刚度和韧性。 2.1.2 主要加工表面及要求1. 孔径为19-+0.045的内孔，其形位公差遵守同轴度要求，表面粗糙度ra1.6m，该孔为一通孔。2. 孔径为m10的1个螺纹孔，其形位公差遵守平行和垂直度度要求该孔为通孔。 3. 孔径为m10的螺纹孔的端平面，该平面是零件上重要的加工部位，该面有平面度要求，平面度为0.06，表面粗糙度

14、为ra1.6m。4. 与孔径为19-+0.045的内孔的两端平面，该平面是零件上重要的加工部位，该面有平面度要求，平面度为0.06，表面粗糙度为ra1.6m，5. 82半圆弧，该部位是零件上重要的加工部位。 机械加工加工方案 表（1）工序号内容设备1热处理热处理21粗铣19u型槽的两平面卧式铣床2半精铣19u型槽的两平面3精铣19u型槽的两平面 31粗铣19u型槽的两端面卧室铣床2半精铣19u型槽的两端面3精铣19u型槽的两端面41) 粗铣82的半圆弧上端面立式铣床2) 半精铣82的半圆弧上的端面3) 精铣82的半圆弧上的端面51 钻19孔至18钻床2铰孔至1961 粗铣m10螺纹孔的端平面卧

15、式铣床2 半精铣m10螺纹孔的端平面3 精铣m10螺纹孔的端平面71 粗车82的半圆弧c61402 精车82的半圆弧81 钻m10的螺纹孔钻床9 攻丝m10的螺纹孔钻床10车倒角 2.1.3工序3：粗精铣平面加工工时计算（一）粗铣平面1.加工条件工件材料：35。机床：卧式加工中心。刀具：w18cr4v硬质合金钢盘铣刀,牌号yg6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=10,故根据切削用量简明手册（后简称切削手册）取刀具直径do=100mm。根据切屑手册选择：刀具前角o5后角o8副后角o=8刀齿斜角s=10主刃kr=60过渡刃kr=30副刃kr=5过渡刃宽b=1mm2.切削用量1）铣削深度

16、因为切削量较小，故可以选择ap=2mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量 根据加工中心说明书，机床功率为7.5kw。查切削手册表3.5，f=0.140.24mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。 查切削手册表3.8，寿命t=180min4）计算切削速度和每分钟进给量v 查切削手册表3.16，当d=80mm，z=10，ap=2mm，f zpcc，所选用切屑用量可用。最终确定 ap=2mm，n=375r/min,vf=375mm/s，v c=15.2m/min，f z=0.1mm/z。6）计

17、算基本工时tml/ vf=(32+80)/375=0.297min。因铣上下端面，故该工序工时为（二） 精铣、半精铣平面1. 加工条件工件材料：35,b =0.16gpa hb=190241,铸造。加工要求：精铣平面。机床：卧式加工中心。刀具：w18cr4v硬质合金钢端铣刀,牌号yg6。铣削宽度ae=60,深度appcc，故已选切削用量可用。最终确定 ap=0.5mm，n=475r/min,vf=375mm/min，v c=119.3m/min，f z=0.08mm/z。6）计算基本工时tml/ vf=(32+80)/375=0.297min。故该工序工时0.297 2.1.4 填写数控加工工

18、序卡片将各工步的加工内容、所用刀具和切削用量填入下表，减速器壳体数控加工工序卡片。 表2-1数控加工刀具卡片产品名称或代号零件名称变速叉零件图号工序刀具号刀具加工表面备注规格名称数量刀长/1t0110圆柱铣刀150.0粗精铣u型槽两平面2t0220端面铣刀150.0粗精铣u型槽两端面3t0350端面铣刀150.0粗精铣19孔两端面4t0450端面铣刀150.0粗精铣m10螺纹孔的端平面5t0518麻花钻170钻孔176t0619铰刀170铰孔197t07车刀150.0粗车r41的半圆弧8t08m10丝锥150.0攻丝m109t09车倒角150.0编制审核批准年 月 日共 页第 页2.2毛坯的选

19、择毛坯的选择包括选择毛坯的种类和确定毛坯的制造方法两个方面。常用的毛坯种类有铸件,锻件，型材，焊接件等。当设计人员设计零件并选好材料后，也就大致确定了毛坯的种类。如铸铁材料的毛坯都为铸件，钢材料毛坯一般为锻件或型材等。各种毛坯的制造方法很多。概括起来说，毛坯制造方法越先进，毛坯精度越高，其形状和尺寸越接近成品零件，这就使得机械加工的劳动量大为减少，材料的消耗也低，使机械加工的成本降低；但毛坯的制造费用却因为采用了先进的设备而提高。因此，在选择毛坯时应当综合考虑各个方面的因素，以求的最佳的效果。选择毛坯时主要考虑到下列的因素：a:零件的材料及其力学性能 本次设计的变速叉零件的材料大致确定了毛坯的

20、种类,而其力学性能的高低，也在一定程度上影响着毛坯的种类。b:生产类型 不同的生产类型决定了不同的毛坯的制造方法.在大批量的生产中,应采用精度和生产率较高的先进的毛坯的制造方法,本设计铸件应采用金属模造型，并应当充分考虑采用新工艺、新技术和新材料的可能性。 c：零件的结构和形状外形尺寸 在充分考虑了上述两项因素后，有时零件的结构形状和外形也会影响毛坯的种类和造型方法。本设计中的零件虽然为不规则的外形，但是对于选择的毛坯材料不产生任何的影响。考虑了上述的因素的同时，不应该脱离具体的生产条件，在确定了毛坯的制造方法后，应当熟悉毛坯的特点，通常以毛坯的零件图形式表达，作为 正式制定机械加工工艺规程的

21、原始依据。 第三章 变速叉夹具设计3.工序的工艺分析 零件为变速叉，材料为35。生产类型为：大批量生产。现要求设计第4和5道工序铣平面和钻孔的夹具。 1铣平面 零件的加工要求为：保证变速叉19孔的两端面的总高为35mm，表面粗糙度为ra1.6um.本工序的加工条件为xa6132铣床及50端面铣刀，达到图样要求。正火处理，毛坯上铣平面的经济精度可达it8，表面粗糙度ra6.3um，在铣夹具上加工时适当控制进给速度，可以保证平面的尺寸精度和表面粗糙要求。因此在本工序加工时，主要应考虑要如何平面的平面度偏差。 图-铣平面工序图 2钻19孔零件的加工要求为：保证变速叉19孔的直径19mm，表面粗糙度为

22、ra1.6um.本工序的加工条件为立式钻床及18的麻花钻和19的铰刀，可达到图样要求。图-2钻孔工序图3.2定位方案及定位元件选择和设计 3.2.1夹具定位方案的选择 1）铣平面定位方案的选择 1.根据工序加工要求，工件在夹具中的定位方案如下：如图1-1所示：要夹住的工件主要尺寸。以19的u型的两表面及其端面为主要定位基准，限制5个自由度x.y、z，以及2个旋转自由度。以变速叉的侧面部位的平面卡紧止推，以夹具上的辅助支撑钉为定位基准限制零件的最后一个旋转自由度。 卡具图 方案分析：按照基准重合原则确定的，用设计基准作为定位基准,以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。有利于保证加

23、工精度，夹紧力可以抵消部分切削力。有利于提高夹紧刚度，缺点是夹紧力大容易引起定位元件变形。夹具设计简单,装夹方便。 本工序加工平面,从夹具制造的简单方便考虑,可以选择本方案。但是方案在装夹是麻烦,大量的时间浪费在装夹上 ,故可以在实际使用中根据使用进一步进行改进优化。从加工的切削力和夹紧力方面考虑,加工时夹紧力不需要太大。综合两方面的考虑故选择本方案。.定位元件设计：设计定位元件的结构如图1-2所示。夹具与零件的外型轮廓相似。 采用圆柱的外圆面为定位面。 图1-2 这样能较容易、较稳定地保证加工精度。用夹具装夹工件时，工件相对与刀具的位置由夹具保证，基本不受工人技术水平的影响，因而能较容易、教

24、稳定地保证工件的加工精度。能提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。采用夹具后，工件不需划线找正，装夹方便迅速，显著地减少了辅助时间，提高了劳动生产率。 夹紧力的计算:因采用的是手动夹具故夹紧力无须计算。2）钻孔的夹具设计 因为本道工序的工装部分和上道工序相似。所有分析过程相似于上道工序如下： 1.根据工序加工要求，工件在夹具中的定位方案如下：如图1-3所示：要夹住的工件主要尺寸。以19的u型的两表面及其端面为主要定位基准，限制5个自由度x.y、z，以及2个旋转自由度。以变速叉的侧面部位的平面卡紧止推，以夹具上的辅助支撑钉为定位基准限制零件的最后一个旋转自由度。 卡具图 方案分析：按照基准重合原则

25、确定的，用设计基准作为定位基准,以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。有利于保证加工精度，夹紧力可以抵消部分切削力。有利于提高夹紧刚度，缺点是夹紧力大容易引起定位元件变形。夹具设计简单,装夹方便。 本工序钻孔,从夹具制造的简单方便考虑,可以选择本方案。但是方案在装夹是麻烦,大量的时间浪费在装夹上 ,故可以在实际使用中根据使用进一步进行改进优化。从加工的切削力和夹紧力方面考虑,加工时夹紧力不需要太大。综合两方面的考虑故选择本方案。.定位元件设计：设计定位元件的结构如图1-2所示。夹具与零件的外型轮廓相似。 采用圆柱的外圆面为定位面。 图1-2 这样能较容易、较稳定地保证加工精度。

26、用夹具装夹工件时，工件相对与刀具的位置由夹具保证，基本不受工人技术水平的影响，因而能较容易、教稳定地保证工件的加工精度。能提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。采用夹具后，工件不需划线找正，装夹方便迅速，显著地减少了辅助时间，提高了劳动生产率。夹紧力的计算:因采用的是手动夹具故夹紧力无须计算。3 绘制夹具零件图 ，下图为卡具的卡具体图。 图1-3 第四章 夹紧装置设计 夹紧机构的三要素是夹紧力方向的确定、夹紧力作用点的确定、夹紧力大小的确定。 夹紧里的方向如下图，视图所示夹具左端固定不动,装夹时工件受夹紧力f和与其相对的反作用力f1。夹紧力作用点的选择应遵循的规则：（） 为了使定位稳定，夹紧力作

27、用点应该落在主要的定位支承面上，活络在主要的定位支承面上的支承点所围成的面积内；（） 夹紧力应作用在工件刚性较好的部位上，不应该使工件产生夹紧变形或使工件产生翻砖力矩；（） 为了防止工件在加工过程中产生振动，夹紧力的作用点应尽量靠近被加工表面；（） 夹紧力作用点的数目，应尽量在工件的整个接触面上分布均匀，以减小夹紧变形。 该夹具是用手柄固定，是手动夹具为丝杆传动。在装夹过程中方便简单，节约了大量的装夹时间。操作方便，使用安全、可靠，且改善工人的劳动条件，减轻劳动强度。在夹紧过程中用不会使工件产生变形。 夹具总图绘制完毕后，对夹具上的非标准件要绘制零件工作图，并规定相应在的技术要求。零件工作图应

28、严格遵照所规定的比例绘制。视图、投影应完整，尺寸要标注齐全，所标注的公差及技术条件应符合总图要求，加工精度及表面光洁度应选择合理。 在夹具设计图纸全部完毕后，还有待于精心制造和实践和使用来验证设计的科学性。经试用后，有时还可能要对原设计作必要的修改。因此，要获得一项完善的优秀的夹具设计，设计人员通常应参与夹具的制造、装配，鉴定和使用的全过程。 夹具体是夹具的基本件，它既要把夹具的各种元件、机构、装置连接成一个整体，而且还要考虑工件装卸的方便。因此，夹具体的形状和尺寸主要取决于夹具各组成件的分布位置、工件的外形轮廓尺寸以及加工的条件等。在设计夹具体时应满足以下基本要求。 、具有足够的强度和刚度。

29、 、结构简单、轻便，在保证强度和刚度前提下结构近可能简单紧凑，体积小、质量轻和便于工件装卸。 、安装稳定牢靠。 、结构的工艺性好，便于制造、装配和检验 、尺寸要稳定且具有一定精度。 、清理方便。 夹具体毛坯制造方法的选择综合考虑结构合理性、工艺性、经济型、标准化以及各种夹具体的优缺点等，选择夹具体毛坯制造方法为铸造夹具体； 夹具体的外形尺寸在绘制夹具总图时，根据工件、定位元件、夹紧装置及其辅助机构在总体上的配置，夹具体的外形尺寸便已大体确定。然后进行造型设计，再根据强度和刚度要求选择断面的结构形状和壁厚尺寸。钻孔夹具体的壁厚20mm，长度222mm，宽度222mm,高度170mm；铣平面夹具的

30、壁厚20mm，长度222mm，宽度222mm,高度118mm；根据设计要求，夹具体上设计有螺孔、销孔，并且要求定位定位器和夹紧器的销孔在装配时配 第五章 夹具设计说明 夹具设计一般是在零件的机械加工工艺过程制订之后按照某一工序的具体要求进行的。制订工艺过程，应充分考虑夹具实现的可能性，而设计夹具时，如确有必要也可以对工艺过程提出修改意见。夹具的设计质量的高低，应以能否稳定地保证工件的加工质量，生产效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力和制造、维护容易等为其衡量指标。 5.夹具设计的基本要求1精基准选择的原则:在选择基准时,主要应考虑保证加工精度和工件安装方便可靠。其选择原则应遵循a.基准重合

31、原则，用设计基准作为定位基准,以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。b基准统一原则，应采用同一基准电位加工零件上尽可能多的表面,基准重合和统一原则是选择精基准的两个重要原则,但实际生产中有时回遇到两者想互矛盾的情况。c自为基准原则,某些要求加工余量小而均匀的精加工工序,选择加工表面本身作为定位基准。d互为基准原则,对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时,需要两个表面互相作为基准,反复进行加工,以保证位置精度要求。2夹具设计精度的设计原则，要保证设计的夹具制造成本低，规定零件的精度要求时应遵循以下原则：（1）对一般精度的夹具1）应使主要组成零件具有相应终加工方法的平均经

32、济精度； 2）应按获得夹具精度的工艺方法所达到的平均经济精度，规定基础件夹具体加工孔的形位公差。（2）对一般精度或精度要求低的夹具，组成零件的加工精度按此规定，既达到了制造成本低，又使夹具具有较大精度裕度，能使设计的夹具获得最佳的经济效果。对精密夹具 除遵循一般精度夹具的两项原则外，对某个关键零件，还应规定与偶件配作或配研等，以达到无间隙滑动等。 对夹紧机构的基本要求如下： 、夹紧作用准确，处于夹紧状态时应能保持自锁，保证夹紧定位的安全可靠。 、夹紧动作迅速，操作方便省力，夹紧时不应损害零件表面质量 、夹紧件应具备一定的刚性和强度，夹紧作用力应是可调节的。 、结构力求简单，便于制造和维修 夹紧

33、误差是指工件在夹紧力的作用下,工序基准相对于理想位置的最大偏移值在加工尺寸方向上的投影和工件变形所造成的加工表面的形状误差。产生夹紧变形的因素有两个方面:工件的弹性变形、工件定位面与夹具定位面之间的接触变形。 3一个优良的机床夹具必须满足下列基本要求：（1）保证工件的加工精度 保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需进行定位误差分析，还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。 （2）提高生产效率 专用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。（3）工

34、艺性能好 专用夹具的结构应力求简单、合理，便于制造、装配、调整、检验、维修等。专用夹具的制造属于单件生产，当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置调整和修配结构。 （4）使用性能好 专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠。在客观条件允许且又经济适用的前提下，应尽可能采用气动、液压等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。专用夹具还应排屑方便。必要时可设置排屑结构，防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具，防止切屑的积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形。（5）经济性好 专用夹具应尽可能采用标准元件和标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低夹具的制造成本。因此，设计时应根据生产纲领对夹具方案进行必要的技术

35、经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。 (6)本零件铣平面和钻孔夹具图设计如下： 铣平面夹具 钻孔夹具5. 夹具设计的程序 5.2.1夹具设计规范化概述1夹具设计规范化的意义研究夹具设计规范化程序的主要目的在于：（1）保证设计质量，提高设计效率 夹具设计质量主要表现在：1）设计方案与生产纲领的适应性；2）高位设计与定位副设置的相容性；3）夹紧设计技术经济指标的先进性； 4）精度控制项目的完备性以及各控制项目公差数值规定的合理性；5）夹具结构设计的工艺性；6）夹具制造成本的经济性。有了规范的设计程序，可以指导设计人员有步骤、有计划、有条理地进行工作，提高设计效率，缩短设计周期。（2）有利于计算

36、机辅助设计 有了规范化的设计程序，就可以利用计算机进行辅助设计，实现优化设计，减轻设计人员的负担。利用计算机进行辅助设计，除了进行精度设计之外，还可以寻找最佳夹紧状态，利用有限元法对零件的强度、刚度进行设计计算，实现包括绘图在内的设计过程的全部计算机控制。（3）有利于初学者尽快掌握夹具设计的方法 近年来，关于夹具设计的理论研究和实践经验总结已日见完备，在此基础上总结出来的夹具规范化设计程序，使初级夹具设计人员的设计工作提高到了一个新的科学化水平。 5.2.2 夹具设计的规范程序工艺人员在编制零件的工艺规程时，便会提出相应的夹具设计任务书，经有关负责人批准后下达给夹具设计人员。夹具设计人员根据任

37、务书提出的任务进行夹具结构设计。现将夹具结构设计的规范化程序具体分述如下。1明确设计要求，认真调查研究，收集设计资料（1）仔细研究零件工作图、毛坯图及其技术条件。（2）了解零件的生产纲领、投产批量以及生产组织等有关信息。（3）了解工件的工艺规程和本工序的具体技术要求，了解工件的定位、夹紧方案，了解本工序的加工余量和切削用量的选择。（4）了解所使用量具的精度等级、刀具和辅助工具等的型号、规格。（5）了解本企业制造和使用夹具的生产条件和技术现状。（6）了解所使用机床的主要技术参数、性能、规格、精度以及与夹具连接部分结构的联系尺寸等。（7）准备好设计夹具用的各种标准、工艺规定、典型夹具图册和有关夹具

38、的设计指导资料等。（8）收集国内外有关设计、制造同类型夹具的资料，吸取其中先进而又能结合本企业实际情况的合理部分。绘制夹具总图 绘制夹具总图通常按以下步骤进行：（1） 遵循国家制图标准，绘图比例应尽可能选取11，根据工件的大小时，也可用较大或较小的比例；通常选取操作位置为主视图，以便使所绘制的夹具总图具有良好的直观性；视图剖面应尽可能少，但必须能够清楚地表达夹具各部分的结构。（2）用双点划线绘出工件轮廓外形、定位基准和加工表面。将工件轮廓线视为“透明体”，并用网纹线表示出加工余量。（3）根据工件定位基准的类型和主次，选择合适的定位元件，合理布置定位点，以满足定位设计的相容性。（4）根据定位对夹

39、紧的要求，按照夹紧五原则选择最佳夹紧状态及技术经济合理的夹紧系统，画出夹紧工件的状态。对空行和较大的夹紧机构，还应用双点划线画出放松位置，以表示出和其他部分的关系。 （5）围绕工件的几个视图依次绘出对刀、导向元件以及定向键等。（6）最后绘制出夹具体及连接元件，把夹具的各组成元件和装置连成一体。 （7）确定并标注有关尺寸 夹具总图上应标注的有以下五类尺寸： 1）夹具的轮廓尺寸：即夹具的长、宽、高尺寸。若夹具上有可动部分，应包括可动部分极限位置所占的空间尺寸。 2）工件与定位元件的联系尺寸：常指工件以孔在心轴或定位销上（或工件以外圆在内孔中）定位时，工件定位表面与夹具上定位元件间的配合尺寸。3）夹

40、具与刀具的联系尺寸：用来确定夹具上对刀、导引元件位置的尺寸。对于铣、刨床夹具，是指对刀元件与定位元件的位置尺寸；对于钻、镗床夹具，则是指钻（镗）套与定位元件间的位置尺寸，钻（镗）套之间的位置尺寸，以及钻（镗）套与刀具导向部分的配合尺寸等。 4）夹具内部的配合尺寸：它们与工件、机床、刀具无关，主要是为了保证夹具装置后能满足规定的使用要求。 5）夹具与机床的联系尺寸：用于确定夹具在机床上正确位置的尺寸。对于车、磨床夹具，主要是指夹具与主轴端的配合尺寸；对于铣、刨床夹具，则是指夹具上的定向键与机床工作台上的t型槽的配合尺寸。标注尺寸时，常以夹具上的定位元件作为相互位置尺寸的基准。上述尺寸公差的确定可

41、分为两种情况处理：一是夹具上定位元件之间，对刀、导引元件之间的尺寸公差，直接对工件上相应的加工尺寸发生影响，因此可根据工件的加工尺寸公差确定，一般可取工件加工尺寸公差的1/31/5；二是定位元件与夹具体的配合尺寸公差，夹紧装置各组成零件间的配合尺寸公差等，则应根据其功用和装配要求，按一般公差与配合原则决定。（8）规定总图上应控制的精度项目，标注相关的技术条件 夹具的安装基面、定向键侧面以及与其相垂直的平面（称为三基面体系）是夹具的安装基准，也是夹具的测量基准，因而应该以此作为夹具的精度控制基准来标注技术条件。在夹具总图上应标注的技术条件（位置精度要求）有如下几个方面： 1）定位元件之间或定位元

42、件与夹具体底面间的位置要求，其作用是保证工件加工面与工件定位基准面间的位置精度。 2）定位元件与连接元件（或找正基面）间的位置要求。 3）对刀元件与连接元件（或找正基面）间的位置要求。 4）定位元件与导引元件的位置要求。 5）夹具在机床上安装时位置精度要求。上述技术条件是保证工件相应的加工要求所必需的，其数量应取工件相应技术要求所规定数值的1/31/5。当工件没注明要求时，夹具上的那些主要元件间的位置公差，可以按经验取为（1000.02）（1000.05）mm，或在全长上不大于0.030.05mm。（9）编制零件明细表 夹具总图上还应画出零件明细表和标题栏，写明夹具名称及零件明细表上所规定的内

43、容。夹具精度校核在夹具设计中，当结构方案拟定之后，应该对夹具的方案进行精度分析和估算；在夹具总图设计完成后，还应该根据夹具有关元件的配合性质及技术要求，再进行一次复核。这是确保产品加工质量而必须进行的误差分析。 4 . 确定夹具的结构方案 在广泛收集和研究有关资料的基础上，着手拟定夹具的结构方案，主要包括： （1）根据工艺的定位原理，确定工件的定位方式，选择定位元件。 （2）确定工件的夹紧方案和设计夹紧机构。 （3）确定夹具的其它组成部分，如分度装置、对刀块或引导元件、微调机构等。 （4）协调各元件、装置的布局，确定夹具体的总体结构和尺寸。在确定方案的过程中，会有各种方案供选择，但应从保证精度

44、和降低成本的角度出发，选择一个与生产纲领相适应的最佳方案。 5切削力及夹紧力的计算 查简明铣工手册选择铣削用量 刀具: 硬质合金刚镶齿三面刃铣刀, 80mm，z=10 =0.13mm/z =1.5mm =1.84m/s =8.20mm/s =1.84m/s=110.4 m/min =439.2r/min 取=440r/min,故实际切削速度为 =110.6m/min 当=440 r/min时,工作台的每分钟进给量 =.z.=0.310110.6=332mm/min 切削工时: 铣刀的行程 l=(350+5)mm=355mm = =1.07min 计算铣削切削力: 根据公式 并查得公式中系数及指

45、数数值 =790 =1.0 =0.75 =1.1 =0.2 =1.3 材料强度和硬度改变时切削力的修正系数 =1 所以 =669 (n) 在计算夹紧力时,要考虑安全系数。查机床夹具设计手册 表1-2-1安全系数 其中: 为考虑工件材料及加工余量均匀的基本安全系数1.2; 为加工性质1.0; 为刀具钝化程度1.2; 为切削特点1.0; 为夹紧力的稳定性1.3; 为手动夹紧时的手柄位置1.0; 为仅有力矩使工件回转时工件与支承面接触的情况1.0;所以 =11.211.311=1.872 注：若安全系数的计算结果小于2.5时，取=2.5所以，夹紧力为 =5227 (n) 式中 夹紧元件与工件间的摩擦因数; 工件与夹具支承面间的摩擦因数;(参见表1-2-12) =0.16 =0.16 所以， =5227 (n)由于，故夹紧力满足要求,所以本夹具可安全工作。6 零件数控加工工艺手工编程数控机床零件加工程序的编制方法一般分为手工编程和自动编程两种。1.手工编程全部或主要由人工完成,这种编程方法叫手工编程。手工编程至今仍然广泛应用于简单的点位加工及直线与圆弧组成的轮廓加工中。因为这些加工工件的坐标计算较简单，加工程序不长，出错的机率小，采用手工编程经济又